Đồ án Công nghệ xử lý nước cấpThiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho công ty Chế biến Thực phẩm Tân Tân

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN


ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC CẤP

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP
CHO CÔNG TY CHẾ BIẾN THỰC PHẨM TÂN TÂN
GVGD: Lê Thị Lan Thảo
Sinh viên thực hiện: Nhóm 04
1. Huỳnh Mạnh Phúc (01698.174.047)
2. Huỳnh Anh Tuấn ( 012.0440.2624)
3. Huỳnh Trần Vĩ
4. Huỳnh Tấn Huy
5. Nguyễn Minh Giáp
6. Nguyễn Hoàng Đạt
7. Nguyễn Hữu Đại
8. Đỗ Thanh Phương

TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2015


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG .................................................................................. 1
1.1. Đặt vấn đề ..................................................................................................................... 1
1.2. Mục đích của đồ án ..................................................................................................... 1
1.3. Nội dung của đồ án ..................................................................................................... 1
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CHẾ BIẾN THỰC PHẨM TÂN TÂN.... 2
2.1. Sơ lược Công Ty .......................................................................................................... 2
2.2. Quá trình hình thành và Phát triển ......................................................................... 3

2.3. Quy trình sản xuất ...................................................................................................... 3
2.3. Danh sách nhóm sản phẩm của công ty................................................................... 5
2.4. Khảo sát vấn đề môi trường và chất lượng kiểm soát môi trường tại công ty 5
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC CẤP VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN
NGUỒN NƯỚC. ..................................................................................................................... 6
3.1. Tính toán lưu lượng nước cấp cho toàn bộ công ty Tân Tân ............................... 6
3.1.1. Lưu lượng nước sinh hoạt của công nhân ........................................................ 6
3.1.2. Lưu lượng nước sản xuất .................................................................................... 6
3.1.3. Tổng công suất của trạm xử lý ............................................................................ 6
3.1.4. Lưu lượng nước theo giờ và biểu đồ dùng nước ............................................... 7
3.2. Lựa chọn nguồn nước ................................................................................................. 9
3.2.1. Chất lượng nguồn nước sông Đồng Nai ............................................................ 9
3.2.2. Chất lượng nguồn nước ngầm .......................................................................... 11
3.2.3. Phân tích lựa chọn nguồn nước ....................................................................... 12
3.2.4. Chất lượng nước yêu cầu sau xử lý .................................................................. 12
CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ................................. 14
4.1. Đề xuất công nghệ xử lý nước ngầm ...................................................................... 14
4.2. Cơ sở tính toán .......................................................................................................... 15
4.2.1. Lý thuyết khử sắt................................................................................................. 15
4.2.2. Lý thuyết khử cứng ............................................................................................. 15
4.2.3. Độ kiềm của nước ............................................................................................... 16
4.2.4. Hàm lượng CO2 tự do có trong nước ............................................................... 16
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

i


4.2.5. Giá trị pH sau quá trình làm thoáng ................................................................ 17
4.2.6. Lượng oxy hòa tan trong nước của quá trình làm thoáng ............................ 18
4.2.7. Thế oxy hóa khử của nước sau quá trình làm thoáng ................................... 19

4.3. Phân tích lựa chọn các công trình đơn vị .............................................................. 20
4.3.1. Làm thoáng.......................................................................................................... 20
4.3.2. Bể trộn .................................................................................................................. 20
4.3.3. Bể phản ứng ........................................................................................................ 21
4.3.4. Bể lắng ................................................................................................................. 22
4.3.5. Bể lọc .................................................................................................................... 22
4.3.6. Khử trùng ............................................................................................................ 23
4.4. Thuyết minh sơ đồ công nghệ đã lựa chọn............................................................ 24
4.4.1. Sơ đồ công nghệ .................................................................................................. 24
4.4.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ ........................................................................... 24
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ ...................... 26
5.1. Thùng quạt gió........................................................................................................... 26
5.1.1. Cấu tạo ................................................................................................................. 26
5.1.2. Tính toán thùng quạt gió ................................................................................... 26
5.2. Thiết bị pha chế hóa chất ......................................................................................... 29
5.2.1. Tính toán lượng vôi và phèn cần cho quá trình khử cứng và tăng pH ........ 29
5.2.2. Bể pha chế vôi sữa .............................................................................................. 31
5.2.3. Bể pha phèn ......................................................................................................... 33
5.2.4. Kho dự trữ hóa chất ........................................................................................... 35
5.3. Bể trộn đứng .............................................................................................................. 36
5.3.1. Cấu tạo ................................................................................................................. 36
5.3.2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................... 37
4.3.3. Tính toán bể trộn ................................................................................................ 37
5.4. Bể lắng đứng kết hợp bể phản ứng xoáy ............................................................... 40
5.4.1. Cấu tạo ................................................................................................................. 40
5.4.2. Nguyên lý làm việc .............................................................................................. 40
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

ii

5.4.3. Bể phản ứng xoáy ............................................................................................... 40
5.4.4. Bể lắng đứng ....................................................................................................... 41
5.5. Bể lọc nhanh ............................................................................................................... 47
5.5.1. Cấu tạo ................................................................................................................. 47
5.5.2. Nguyên lý hoạt động. .......................................................................................... 47
5.5.3. Tính toán.............................................................................................................. 48
5.6. Khử trùng bằng clo ................................................................................................... 53
5.6.1. Cấu tạo ................................................................................................................. 53
5.6.2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................................... 54
5.6.3. Tính toán hệ thống khử trùng ........................................................................... 54
5.7. Bể chứa nước sạch..................................................................................................... 56
5.7.1. Chức năng ........................................................................................................... 56
5.7.2. Tính toán.............................................................................................................. 57
CHƯƠNG 6. TÍNH TỔN THẤT ÁP LỰC ....................................................................... 60
6.1. Tổn thất cột áp từ thùng quạt gió đến bể trộn ..................................................... 60
6.2. Tổn thất cột áp từ bể trộn đến bể lắng .................................................................. 60
6.3. Tổn thất cột áp từ bể lắng đến bể lọc ..................................................................... 61
6.4. Tổn thất cột áp từ bể lọc sang bể chứa .................................................................. 62
6.5. Tổng tổn thất cột áp của hệ thống xử lý nước ...................................................... 62
CHƯƠNG 7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................................................... 63
7.1. Kết luận ...................................................................................................................... 63
7.2. Kiến nghị .................................................................................................................... 63

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

iii


DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1: Quy trình sản xuất đậu phụng muối (trái) và hạt điều (phải)
Hình 2: Quy trình sản xuất sản phẩm đậu nước cốt dừa , bơ trứng, bơ sữa (trái) và sản xuất
đậu vị chay , chao muối , mật ong (phải).
Hình 3: Biểu đồ tiêu thụ nước theo giờ của công ty (%)
Hình 4:Chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa năm 2011
Hình 5: Biểu đồ chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa
năm 2012
Hình 6: Biểu đồ chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa
năm 2013
Hình 7. Công nghệ xử lý nước ngầm (Xử lý nước cấp_ Nguyễn Lan Phương_ tr20)
Hình 8. Sơ đồ công nghệ xử lý nước ngầm cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. Các sản phẩm do công ty Tân Tân sản xuất.
Bảng 2: Thống kê lưu lượng theo giờ dùng nước của công ty.
Bảng 3: Giá trị WQI đánh giá chất lượng nước
Bảng 4. Chất lượng nước ngầm quan trắc tại công ty Tan Tân
Bảng 5: Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng.
Bảng 7. Các thông số chất lượng nước vượt tiêu chuẩn yêu cầu.
Bảng 8: Hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic theo nhiệt độ.
Bảng 9: Lượng oxy bão hòa trong nước theo nhiệt độ
Bảng 10: Hệ số truyền tách khí vào nước, phụ thuộc vào nhiệt độ.
Bảng 11. Giá trị của hệ số A tính theo độ phân phối đều nước (m)
Bảng 12: Giá trị của

tương ứng với tỷ số d/

Bảng 13: Vận tốc nước trong bể lắng
Bảng 14: Bể chứa nước sạch
Bảng 15: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ thùng quạt gió đến bể trộn
Bảng 16: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ bể trộn đến bể lắng

Bảng 17: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ bể lắng đến bể lọc
Bảng 18: Tổn thất cột áp khi dòng nước chảy từ bể lọc đến bể chứa
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

iv


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Đặt vấn đề
Nước là một nhu cầu không thể thiếu trong cuộc sống sinh hoạt công nghiệp hằng
ngày cũng như trong quá trình sản xuất công nghiệp. Trong sinh hoạt nước cấp dùng cho
nhu cầu ăn uống, vệ sinh và các hoạt động giải trí, các hoạt động công cộng khác…; trong
công nghiệp sản xuất, nước được dùng cho quá trình làm sạch, sản xuất thực phẩm như: đồ
hộp, nước giải khát… Hầu hết mọi ngành công nghiệp đều sử dụng nước như một nguồn
nguyên liệu không thể thiếu trong sản xuất.
Công ty TNHH-CBTP Tân Tân là một công ty chế biến thực phẩm, nên yêu cầu chất
lượng của nước xử lý là rất cao. Hiện tại công ty đang sử dụng nguồn nước cấp từ nhà máy
xử lý nước cấp Dĩ An, nhưng chất lượng nước từ nhà máy nước chỉ đáp ứng cho nhu cầu
sinh hoạt, không phù hợp cho nhu cầu sản xuất thực phẩm của công ty.
Do trên nhu cầu thực tiễn đó, nhóm chúng tôi chọn Công ty Tân Tân để làm đồ án
công nghệ xử lý nước cấp với tên đề tài: “Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty
TNHH-CBTP Tân Tân”.
1.2. Mục đích của đồ án
Dựa trên điều kiện thực tiễn: chất lượng nguồn nước, yêu cầu chất lượng nguồn nước
sau khi xử lý, nhu cầu dùng nước… để thiết kế hệ thống xử lý nước cấp phù hợp về điều
kiện kinh tế và hiệu quả để đáp ứng nhu cầu cấp nước cho cả mục đích sinh hoạt của công
nhân và chế biến thực phẩm tại Công ty TNHH-CBTP Tân Tân.
1.3. Nội dung của đồ án
- Khảo sát hiện trạng sử dụng nước của công ty Tân Tân;
- Khảo sát, tính toán nhu cầu dùng nước cho mục đích sinh hoạt và sản xuất;

- Phân tích và lựa chọn nguồn nước thích hợp;
- Đề xuất công nghệ xử lý;
- Tính toán, thiết kế các công trình trong hệ thống xử lý nước cấp được đề xuất;
- Thể hiện bản vẽ thiết kế.

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

1


CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CHẾ BIẾN THỰC PHẨM TÂN TÂN
2.1. Sơ lược Công Ty
Tên công ty : công ty TNHH TM & CBTP TÂN TÂN
Tên giao dịch : TAN TAN PEANUT CO ., LTD
-

Văn phòng chính: 32C, ấp Nội Hóa, Xã Bình An , Huyện Dĩ An , Bình Dương

-

Điện thoại : (84-650) 781 968 -781 908 -781 986 -781 966

-

Fax ( 84- 650) 781 928

-

Email: –

 Chi nhánh 1: 782 Bến Nguyễn Duy , Q8, TPHCM
+ Điện thoại : (84-8). 8546232- 8559407- 9504726
+ Fax: (84-8). 8477488
 Chi nhánh 2: Chi nhánh công ty TNHH TM & CBTP TÂN TÂN Thôn Bãi –
Phường Thanh trì- Quận Hoàng Mai- Hà Nội.
+ Điện thoại: (84-4). 6449941
+ Fax: (84-4) . 6449938
Ngành nghề kinh doanh : đậu phộng, hạt điều ,kẹo , bơ, bánh , đồ uống , rau cau…
Trong đó chủ yếu là các sản phẩm được sản xuất chế biến từ đậu phộng chất lượng
và thơm ngon, giá rẽ. Được người tiêu dùng đánh giá cao, tiêu thụ với số lượng lớn mỗi
năm. Vì vậy CÔNG TY TNHH TM & CBTP TÂN TÂN được mệnh danh là ông vua của
đậu phộng.
Để tạo được những sản phẩm chất lượng đến tay người tiêu dùng, Công Ty đã nhập
trang thiết bị khá là tiên tiến từ nước Mỹ và các nước châu âu lớn trên thế giới. Công suất
thiết kế là 800000 kg/tháng.
Tiêu chuẩn quản lí chất lượng: ISO 9001 :2000.
Thị trường kinh doanh:
+ Trong nước: tất cả các tỉnh thành với 80 nhà phân phối và 40000 điểm bán lẽ trên
toàn quốc.
+ Thị trường nước ngoài: Hơn 20 nước trên thế giới: Mỹ, Thụy Điển, Nga,
Philipines, Phần Lan, Nhật bản, Trung quốc, Đài Loan, Hồng Kông , Hàn Quốc…
Số lượng công nhân : 800 người. Sản xuất ngày 2 ca, 8 giờ/ca. Làm việc 26 ngày/tháng.
Doanh thu: 2005: 335.268.955.245 VNĐ.
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

2


Nước cấp: Giếng khoan tại nhà máy. Sử dụng 3000 m3/tháng (với nguồn nước ngầm
chủ yếu từ sông Đồng Nai)

Điện năng: Công Ty Điện lực cung cấp. Sử dụng 97.960 KW/tháng.
2.2. Quá trình hình thành và Phát triển
+ 1984: Từ xuất phát điểm là một cơ sở chế biến đậu phộng chiên. Tân Tân có mặt trên
khắp mọi nơi từ những quán ăn trên đường phố đến nhà bếp của từng gia đình. Sản phẩm
tiêu thụ nhanh tới mức, công ty phải nhanh chóng mở rộng sản xuất.
+ 1986: Công ty TNHH TM &CBCP TÂN TÂN đã và đang và phát triển mạnh, ổn định
qua từng năm kể từ ngày thành lập năm 1986. TNHH TM & CBSP TÂN TÂN đã và đang
phát triển mạnh, ổn định.
+ 1997: Năm 1997 công ty xây dựng nhà máy và văn phòng mới tại tỉnh Bình Dương với
diện tích trên 45.000 m2 và mở rộng bộ máy nhân sự hơn 800 nhân viên. Cũng từ đó, công
ty đã mở rộng quy mô kinh doanh trong nước với hơn 140 nhà phân phối, hơn 40.000 điểm
bán lẻ, ở hầu hết các siêu thị và trung tâm thương mại chiếm 80% thị phần trong cả nước.
+ 2007: Trong lễ kỷ niệm 10 năm thành lập công ty diễn ra vào năm 2007, ông Trần Quốc
Tân - Tổng Giám đốc Tân Tân khẳng định công ty sẽ tiến hành cổ phần hóa và niêm yết
chứng khoán trên sàn giao dịch.
+ 2011 đến nay: Tân Tân luôn trong tình trạng “ăn đong” đơn hàng. Những năm trước đó,
vào thời điểm này công ty đã ký hợp đồng hàng sản xuất đến hết quí 1 năm sau, nhưng
trong 2011, nguồn hàng của công ty sản xuất chỉ còn đến tháng 12 là hết. Lãnh đạo công ty
đang chạy đôn chạy đáo tìm hợp đồng nhưng tình hình cũng không mấy khả quan.
2.3. Quy trình sản xuất

Hình 1: Quy trình sản xuất đậu phụng muối (trái) và hạt điều (phải)
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

3


Hình 2: Quy trình sản xuất sản phẩm đậu nước cốt dừa , bơ trứng, bơ sữa (trái) và sản
xuất đậu vị chay , chao muối , mật ong (phải).

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

4


2.3. Danh sách nhóm sản phẩm của công ty
Bảng 1: Các sản phẩm do công ty Tân Tân sản xuất
STT

TÊN SẢN PHẨM

1

Đậu muối lột vỏ

8

Đậu hòa lan

15

Bánh snack

2

Đậu chao muối

9

Đậu so, khủng long

16

Kẹo đậu phộng

3

Đậu muối có vỏ

10

Đậu Funmix

17

Hộp quà tết

4

Đậu dừa

11

Đậu wasabi

18

Đậu vị cay

5

Đậu da cá

12

Bơ trứng, Bơ sữa

19

Rau câu

6

Đậu cà phê

13

Điều chiên

20

Mật ong, ớt ngọt

7

Đậu ra cải tôm mực

14

Đậu amero

21

Snack

2.4. Khảo sát vấn đề môi trường và chất lượng kiểm soát môi trường tại công ty
+ Nguồn khí thải, bụi : Từ hoạt động sản xuất và các hoạt động vận chuyển đi lại…;
+ Tiếng ồn và nhiệt thừa: phát sinh từ các quá trình sản xuất , máy móc , thiết bị sản xuất…;
+ Nước thải: từ các quá trình sản xuất (phần lớn là công đoạn vệ sinh thiết bị) và quá trình
sinh hoạt của công nhân viên và nước mưa chảy tràn;
+ Chất thải rắn: gồm chất thải rắn sản xuất và chất thải rắn sinh hoạt.

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

5


CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC CẤP VÀ PHÂN TÍCH LỰA CHỌN
NGUỒN NƯỚC.
3.1. Tính toán lưu lượng nước cấp cho toàn bộ công ty Tân Tân
3.1.1. Lưu lượng nước sinh hoạt của công nhân
 Số công nhân: N=800;
+ Số công nhân phân xưởng nóng:N1 = 600 người;
+ Số công nhân phân xưởng lạnh: N2 = 200 người.
 Hệ số không điều hòa giờ lớn nhất trong phân xưởng nóng và lạnh lần lượt là K1 =
2.5 và K2 = 3;
 Tiêu chuẩn dùng nước sinh hoạt của công nhân;
+ Phân xưởng nóng là: 45(l/người.ngđ);
+ Phân xưởng lạnh là: 25 (l/người.ngđ).
 Lưu lượng sinh hoạt công nhân lớn nhất:

×

=

× ,

×

×

= 82,5 (m3/ngđ)

 Lưu lượng tắm cho công nhân: theo tiêu chuẩn 300 l/h, cho một nhóm 30 người tắm
trong 45 phút:
Qtc =

×

= 7,5 (l/ng.ngđ)

×

 Lưu lượng tắm cho công nhân giờ lớn nhất
=

ắ

× ×

=

×(

×

×

)

=

, ×(

× ,

× )

= 17,25 (m3/ngđ)

3.1.2. Lưu lượng nước sản xuất
 Số liệu ban đầu: P = 30 (tấn sản phẩm/ngày đêm);
= 20 (m3/tấn sản phẩm).

 Tiêu chuẩn dùng nước:
Lưu lượng nước sản xuất:

= 30×20=600 (m3/ngđ)

=P×

3.1.3. Tổng công suất của trạm xử lý
 Tổng lưu lượng nước tiêu thụ của công ty:
=

+

+

ắ

= 600 + 82,5 + 17,25 = 700 (m3/ngđ)

 Lưu lượng dùng cho trạm xử lý:
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

6


ạ

= 20 (m3/ngđ)

 Vậy công suất trạm xử lý:
à

= 720 (m3/ngđ)

 Công suất 1 giờ: Qgiờ = 30 (m3/h)

3.1.4. Lưu lượng nước theo giờ và biểu đồ dùng nước

Bảng 2: Thống kê lưu lượng theo giờ dùng nước của công ty.
Giờ
trong
ngày

Sinh hoạt công dân

Sản xuất

%

m3

%

m3

0-1

1,35

1,11

1,35

1-2

1,35

1,11

2-3

1,35

3-4

Tắm

Tổng cộng
%

m3

8,1

1,32

9,21

1,35

8,1

1,32

9,21

1,11

1,35

8,1

1,32

9,21

1,35

1,11

1,35

8,1

1,32

9,21

4-5

1,9

1,57

1,9

11,4

1,85

12,97

5-6

2,46

2,03

2,46

14,76

2,40

16,79

6-7

5,16

4,26

5,16

30,96

5,03

35,22

7-8

5,99

4,94

5,99

35,94

5,84

40,88

8-9

5,99

4,94

5,99

35,94

5,84

40,88

9-10

5,44

4,49

5,44

32,64

5,31

37,13

10-11

4,88

4,03

4,88

29,28

4,76

33,31

11-12

5,44

4,49

5,44

32,64

5,92

41,44

12-13

6,27

5,17

6,27

37,62

6,12

42,79

13-14

6,27

5,17

6,27

37,62

6,12

42,79

14-15

5,44

4,49

5,44

32,64

5,31

37,13

%

25

m3

4,31

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

7


15-16

4,88

4,03

4,88

29,28

4,76

33,31

16-17

5,16

4,26

5,16

30,96

5,03

35,22

17-18

5,99

4,94

5,99

35,94

7,07

49,51

18-19

5,99

4,94

5,99

35,94

5,84

40,88

19-20

5,16

4,26

5,16

30,96

5,03

35,22

20-21

4,88

4,03

4,88

29,28

4,76

33,31

21-22

4,05

3,34

4,05

24,3

3,95

27,64

22-23

1,9

1,57

1,9

11,4

2,47

17,28

23-24

1,35

1,11

1,35

8,1

1,32

9,21

Tổng

100

82,50

100

600

50

25

100

8,63

4,31

17,25 100,00

700

Hình 3: Biểu đồ tiêu thụ nước theo giờ của công ty (%)

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

8


3.2. Lựa chọn nguồn nước
3.2.1. Chất lượng nguồn nước sông Đồng Nai
Ví trí nhà máy thuộc Bình An, Dĩ An, Bình Dương, nguồn nước mặt lấy từ nước
sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa (Từ Cầu Hóa An tới cầu Đồng Nai).
Chất lượng nước sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa (Từ Cầu Hóa
An tới cầu Đồng Nai)
Năm 2011:

(Nguồn: Trung tâm quan trắc môi trường Đồng Nai)
Hình 4:Chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa năm 2011
Kết quả quan trắc trong năm 2011 cho thấy chất lượng môi trường nước sông Đồng
Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa (SĐN đoạn 3) chưa đạt mục đích cấp nước sinh
hoạt theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08:2008/BTNMT
(cột A2) chất lượng cụ thể như sau chất lượng nước quý 1 (chỉ số WQI là 79, đạt mục đích
sử dụng cho cấp nước sinh hoạt cần khi xử lý). Quý 2 và quý 3 chấtt lượng nước chỉ sử
dụng cho giao thông thủy. Quý 4 nằm trong các tháng mùa mưa nên kéo theo khá nhiều

phù sa từ thượng nguồn sông Đồng Nai đổ về làm cho nước có độ đục rất cao. Đồng thời,
mức độ tác động các chất ô nhiễm trên Sông Cái lan truyền theo dòng triều, kết hợp với
việc xả chất thải chưa qua xử lý khu vực chợ Biên Hòa đã gây suy giảm chất lượng nước.
Nguyên nhân chính gây ô nhiễm nguồn nước là do mật độ vi khuẩn (nhóm Colifrom;
E.Coli) và các tác nhân vật lý (độ đục,chất rắn lơ lững) đã vượt quá giới hạn cho phép đối
với nguồn cấp nước sinh hoạt.

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

9


Năm 2012:

(Nguồn: Trung tâm quan trắc môi trường Đồng Nai)
Hình 5: Biểu đồ chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa
năm 2012
Bảng 3: Giá trị WQI đánh giá chất lượng nước
Giá trị WQI
91-100
76 - 90
51 - 75
26 - 50
0 - 25

Mức đánh giá chất lượng nước
Sử dụng tốt cho mục đích cấp nước sinh hoạt
Sử dụng cho mục đích cấp nước sinh hoạt nhưng cần các biện pháp xử lý
phù hợp
Sử dụng cho mục đích tưới tiêu và các mục đích tương đương khác

Sử dụng cho giao thông thủy và các mục đích tương đương khác
Nước ô nhiễm nặng, cần các biện pháp xử lý trong tương lai

Chất lượng nước Sông Đồng Nai đoạn 3 (đoạn từ Cầu Hóa An đến cầu Đồng Nai)
nhìn chung là thiếu ổn định. Quý 1, tất cả các điểm quan trắc chất lượng nước đều tốt có
thể dùng cho cấp nước sinh hoạt. Các quý còn lại chất lượng nước ở mức thấp. Kết quả
quan trắc tháng 5 cho thấy Chất lượng kém nhất tại vị trí cầu Hóa An và cầu Đồng Nai: tại
vị trí cầu Hóa An chất lượng nước chỉ đạt mục đích tưới tiêu thủy lợi, ô nhiễm chủ yếu do
hàm lượng vi khuẩn với vi khuẩn E.Coli vượt quy chuẩn cho phép từ 15-128 lần và
Coliform vượt từ 2-13 lần. Tại vị trí gần cầu Đồng Nai chất lượng nước bị ô nhiễm nặng
với hàm lượng Oxy hòa tan trong nước (DO) không đạt cộng thêm hàm lượng vi khuẩn
E.Coli vượt quy chuẩn cho phép từ 48 đến 92 lần, và hàm lượng Coliform vượt từ 9 đến 17
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

10


lần. Trong tháng 05/2012, hàm lượng độ mặn dao động từ 0,02‰ – 0,08‰ (yêu cầu cấp
nước độ mặn dưới 0,4‰) .
Năm 2013:

(Nguồn: Trung tâm quan trắc môi trường Đồng Nai)
Hình 6: Biểu đồ chỉ số WQI nước mặt sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa
năm 2013
Chất lượng nước Sông Đồng Nai đoạn 3 (đoạn từ Cầu Hóa An đến cầu Đồng Nai):
Chất lượng nước ở hầu khắp các điểm quan trắc và hầu hết 3 quý đề ở mức trung bình thấp,
nước chỉ đáp ứng nhu cầu tưới tiêu và giao thông đường thuỷ. Đặc biệt, khu vực quan trắc
Giữa làng Cá Bè, Bến đò An Hảo và cầu Đồng Nai, nước ô nhiểm nặng hàm lượng Fe,
E.Coli, Coliform đều vượt quy chuẩn.
Nhận xét chung: nhìn chung chất lượng nước sông Đồng Nai thiếu tính ổn định,

chất lượng nước tại các khu vực khảo sát ở mức thấp hoặc bị ô nhiểm.
3.2.2. Chất lượng nguồn nước ngầm
Bảng 4. Chất lượng nước ngầm quan trắc tại công ty Tân Tân
STT
1
2
3
4

Thông số
Độ màu
Độ đục
pH
Độ oxi hóa

Giá trị
2
1
5,6
3

Đơn vị
Pt-Co
NTU
mgdl/l O2

QCVN 09:2008/BTNMT
5,5 - 8,5
4

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

11


5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

Độ cứng (tính theo
CaCO3)
Nhiệt độ
TDS
Fe2+
Mn 2+
As
Mg2+
Ca2+
NH4+
HCO3H2S

Coliform
Độ kiềm

400
25
1490
23
0,1
0
100
300
0,15
780
2
2
1,5

mg/l
o

C
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l

MPN/100ml
mgdl/l

500
1500
5
0,5
0,05
0,1
3

Ghi chú: dấu (-): Không quy định
3.2.3. Phân tích lựa chọn nguồn nước
Nhà máy xử lý với công suất nhỏ 700m3/ngđ.
Nguồn nước mặt lấy từ Sông Đồng Nai đoạn chảy qua thành phố Biên Hòa( Từ Cầu
Hóa An tới cầu Đồng Nai), chất lượng nước không ổn định, không đảm bảo chất lượng,
phụ thuộc vào từng thời gian. Cụ thể, vào mùa khô, chất lượng nước tương đối sạch chỉ cần
xử lý sơ bộ. Vào mùa mưa, chất lượng nước không đảm bảo cho mục đích cấp nước sinh
hoạt, đòi hỏi hệ thống xử lý thiết kế và quản lý phức tạp. Ngoài ra, khoảng cách từ nhà máy
tới nguồn nước sông Đồng Nai lớn, chi phí xây dựng hệ thống dẫn nước cao.
Nguồn nước ngầm ở vị trí nhà máy có trữ lượng lớn, chất lượng nước tương đối ổn
định có khả năng đáp ứng nhu cầu dài hạn, xử lý đơn giản, ít chi phí hơn.

Vì những lý do trên, nhóm chúng tôi lựa chọn nguồn nước ngầm tại vị trí nhà máy
cho công trình xử lý nước cấp.
3.2.4. Chất lượng nước yêu cầu sau xử lý
Công ty CBTP Tân Tân là công ty chế biến thực phẩm, chất lượng nước yêu cầu sau
khi xử lý phải tuân thủ theo quy chuẩn của nước cung cấp cho ăn uống của Bộ Y tế – QCVN
01:2009/BYT

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

12


Bảng 5: Giới hạn các chỉ tiêu chất lượng.
STT

Tên chỉ tiêu

1.

Màu sắc(*)

2.

Đơn vị Giới hạn tối đa cho phép
TCU

15

Mùi vị(*)

-

Không có mùi, vị lạ

3.

Độ đục (*)

NTU

2

4.

pH(*)

-

Trong khoảng
6,5-8,5

5.

Độ cứng, tính theo CaCO3(*)

mg/l

300

6.

Tổng chất rắn hoà tan (TDS) (*)

mg/l

1000

7.

Hàm lượng Amoni(*)

mg/l

3

8.

Hàm lượng Asen tổng số

mg/l

0,01

9.

Hàm lượng Clorua(*)

mg/l

250

10.

Hàm lượng Florua

mg/l

1,5

11.

Hàm lượng Hydro sunfur(*)

mg/l

0,05

12.

Hàm lượng Sắt tổng số (Fe2+ + Fe3+)(*)

mg/l

0,3

13.

Hàm lượng Mangan tổng số

mg/l

0,3

14.

Hàm lượng Nitrat

mg/l

50

15.

Hàm lượng Nitrit

mg/l

3

16.

Clo dư

mg/l

Trong khoảng 0,3 - 0,5

Vi
khuẩn/
100ml

0

17.

Coliform tổng số

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

13


CHƯƠNG 4. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
4.1. Đề xuất công nghệ xử lý nước ngầm

1

2

3

Hình 7. Công nghệ xử lý nước ngầm (Xử lý nước cấp_ Nguyễn Lan Phương_ tr20)

Bảng 7. Các thông số chất lượng nước vượt tiêu chuẩn yêu cầu.
STT

Thông số

Đơn vị

Giá trị

QCVN
01:2009/BYT

5,6

6,5 – 8,5

1

pH

2

Độ cứng

mg/l

400

300

3

Hàm lượng sắt tổng

mg/l

23

0,3

4

Hàm lượng Hydro sunfur

mg/l

2

0,05

5

Coliform tổng số

MPN/100ml

2

0

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

14


Từ bảng so sánh các thông số vượt tiêu chuẩn chất lượng nước cấp cho sản xuất
thực phẩm, chúng tôi có các nhận xét như sau:
+ Hàm lượng sắt quá cao, vượt tiêu chuẩn hơn 76 lần;
+ Độ cứng vượt tiêu chuẩn 100 mg/l;
+ Hàm lượng hydro sunfur vượt tiêu chuẩn tới 40 lần;
+ pH thấp hơn so với tiêu chuẩn;
+ Coliform tổng số cũng vượt tiêu chuẩn.
Dựa vào sơ đồ công nghệ của “Nguyễn Lan Phương” và các nhận xét như trên: để
đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt yêu cầu thì cần phải có giải pháp khử sắt hiệu quả,

khử khí H2S ra khỏi nguồn nước và sau đó phải khử cứng, nâng pH, khử trùng. Nhóm đề
xuất công nghệ như sơ đồ thứ 2 của “Nguyễn Lan Phương”:
+ Khử sắt bằng biện pháp làm thoáng;
+ Sử dụng vôi cho mục đích khử cứng và nâng pH;
+ Sau khử cứng sẽ qua quá trình lắng để loại bỏ cặn, sau đó qua lọc và khử trùng.
4.2. Cơ sở tính toán
4.2.1. Lý thuyết khử sắt
Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại dạng Fe(HCO3)2 chiếm phần lớn tỉ lệ và là một
muối không bền vững, thường phân ly theo dạng:
Fe(HCO3)2 → 2HCO3- + Fe2+
Do vậy mục đích của làm thoáng là cung cấp oxi để oxi hóa sắt, các phản ứng diễn ra:
4 Fe2+ + O2 + 10H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+
H+ + HCO3- → H2O + CO2
Tốc độ của phản ứng oxi hóa sắt được biểu thị theo phương trình sau:
V=

[

]

=

[
[

]

]

.K (*)

Theo phương trình (*) cho thấy: tốc độ khử sắt sẽ phụ thuộc vào oxi và độ pH của
nước, do vậy phương pháp làm thoáng phải đảm bảo cung cấp đủ lượng oxi và làm tăng pH
của nước.
4.2.2. Lý thuyết khử cứng
Khi cho dung dịch vôi sữa vào nước, trước hết chúng sẽ kết hợp với CO2 hòa tan
trong nước để tạo thành ion hidrocacbonat theo phản ứng:
Ca(OH)2 + CO2 → Ca(HCO3)2
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

15


Tiếp tục cho vôi vào nước, vôi sẽ kết hợp với ion hidrocacbonat thành ion cacbonat.
Ion cacbonat mới tạo thành sẽ kết hợp ion canxi có trong nước để tạo ra cặn CaCO3 lắng
đọng, tách ra khỏi nước.
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 → 2 CaCO3 + 2H2O
Để khử độ cứng magie phải pha vào nước một lượng vôi vừa đủ để tạo thành hydroxit
magie không tan.
Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + 2CaCO3 + H2O
Nếu như trong nước tồn tại muối magie sunfat và muối mange clorua thì các phản
ứng tạo thành hydroxit magie nhu sau:
MgSO4 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + 2CaSO4
MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + 2CaCl2
Liều lượng vôi cần pha vào nước để khử cứng phụ thuộc vào tỷ số ion canxi, magie,
hydrocacbonat.
4.2.3. Độ kiềm của nước
Độ kiềm của nước có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình khử sắt và có liên hệ trực
tiếp với độ pH của nước. Khi trong nước nguồn tồn tại nhiều sắt ở dạng bicacbonat
Fe(HCO3)2 thì lượng CO2 được giải phóng từ quá trình oxi hóa Fe2+ thành Fe3+ và thủy

phân Fe3+ thành Fe(OH)3 là nguyên nhân làm giảm pH của nước và làm chậm trễ quá trình
khử sắt. Trong nước mà có độ kiềm lớn, CO2 nhỏ thì pH nước sẽ càng cao. Cần phải làm
thoáng để đuổi CO2 ra khỏi nước, tăng pH để tăng hiệu quả khử sắt.
Độ kiềm của nước sau khi khử sắt:
Ki = Kio – 0,036 = 1,5 – 0,036×23 = 0,672 (mgdl/l)
Trong đó:
+ Ki: độ kiềm của nước sau khi khử sắt;
+ Kio: độ kiềm ban đầu của nước nguồn; Kio = 1,5 (mgdl/l);
+

: hàm lượng sắt trong nước ngầm;

= 23 (mg/l).

4.2.4. Hàm lượng CO2 tự do có trong nước
Trong quá trình làm thoáng 1mg Fe2+ sẽ tạo thành 1,6 mg CO2 tự do, phần lớn lượng
CO2 giải phóng ra sẽ bay vào không khí. Lượng CO2 giải phóng ra phụ thuộc vào công trình
xử lý.
 Hàm lượng CO2 tự do có trong nước ban đầu:
(

)

=

×

√

=

× ,
,

×

×

.

√ ,

≈ 258 (mg/l)

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

16


Trong đó:
+

(

)

: hàm lượng CO2 tự do có trong nước ban đầu;

+ K: độ kiềm có trong nước nguồn, K = 1,5 (mgdl/l);
+ : lực ion của dung dịch, = 0,00022P; P: tổng hàm lượng muối, P = 1490 (mg/l)

→ = 0,03;
+

: hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic.
Bảng 8: Hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic theo nhiệt độ.

toC
1

10

20

25

30

3,34.10 -7

4,05.10 -7

4,31.10 -7

4,52.10 -7

 Hàm lượng CO2 sau quá trình khử sắt:
(

)

=

(

)

(1 − ) + 1,6

Trong đó:
+

(

)

: hàm lượng CO2 tự do có trong nước ban đầu,

: Hàm lượng sắt của nguồn,

+

(

)

= 273 (mg/l);

= 23 (mg/l);

+ a: hiệu quả khử CO2 của công trình làm thoáng theo giáo trình “Xử lý nước cấp

sinh hoạt và công nghiệp_ Nguyễn Hữu Thủy_ Trang 204”:
 Làm thoáng bằng giàn mưa; a = 0,5;
 Làm thoáng cưỡng bức; a = 0,9.
Vậy:
 Làm thoáng bằng giàn mưa: ( ) = 165,8 (mg/l);
 Làm thoáng cưỡng bức bằng thùng quạt gió: ( ) = 62,6 (mg/l).
4.2.5. Giá trị pH sau quá trình làm thoáng
Xác định pH có trong nước sau quá trình làm thoáng:
pH = log
(

)

−√

Trong đó:
+

(

)

: hàm lượng CO2 sau quá trình khử sắt;

+ K: độ kiềm sau quá trình khử sắt, K = 0,672 (mg/l);
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

17

+ : lực ion của dung dịch,

= 0,000022P;

+ P: tổng hàm lượng muối, P = 1490 (mg/l) →

= 0,03;

+ : hằng số phân ly bậc 1 của axit cacbonic, lấy theo bảng 8. Với nhiệt độ của
nước là 25 oC, = 4,31.10 -7.
Vậy:
 Làm thoáng bằng giàn mưa: ( ) = 173,3 (mg/l) => pH = 5,4.
 Làm thoáng cưỡng bức bằng thùng quạt gió: ( ) = 64 (mg/l) => pH = 5,9.
4.2.6. Lượng oxy hòa tan trong nước của quá trình làm thoáng
Nhu cầu oxy của nước: [O2] = Độ oxi hóa + 0,47.[H2S] + 0,143.[Fe 2+ ]= 7,3 (mg/l).
Hàm lượng Oxy hòa tan trong nước sau quá trình làm thoáng cưỡng bức:
(

[O2]hòa tan = Cs
×

[

)
(

)

= 8,36 (mg/l)

Trong đó:
+ Cs: Hàm lượng oxy bão hòa trong nước phụ thuộc vào hàm lượng muối và nhiệt
độ của nước lấy theo bảng 9; Cs = 8,4 (g/m3);
+ KD: Hệ số truyền tách khí vào nước, phụ thuộc vào nhiệt độ; giá trị lấy theo bảng
10; KD = 0,0255;
+ R: tỉ lệ gió/nước; R =

= 10;

+ K2: Hệ số tách khí kỹ thuật; K2 = × 2. 10

=2. 10

( = 100, vì chiều cao của

tháp cưỡng bức lấy là 3m);
+ t: Thời gian lưu nước và khí trong tháp; t =

= 270 (giây).

 H = 3 (m)
 qm: cường độ tưới nước: qm = 40 (m3/m2.h)

Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

18


Bảng 9: Lượng oxy bão hòa trong nước theo nhiệt độ.
Lượng oxy hòa tan bão hòa trong nước (g/m3) khi tồng hàm lượng muối nhỏ hơn

1000mg/l
Nhiệt độ

18

19

20

21

22

23

24

25

Cs (g/m3)

9,5

9,4

9,2

9,0

8,8

8,7

8,5

8,4

(Nguồn: Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp_ Trịnh Xuân Lai_ Tr 313)
Bảng 10: Hệ số truyền tách khí vào nước, phụ thuộc vào nhiệt độ.
Nhiệt độ (oC)

0

10

20

30

O2

0,0493

0,0398

0,0337

0,0296

CO2

1,710

1,230

0,942

0,738

H2S

4,69

3,65

2,87

-

Không khí

0,0288

0,0234

0,0200

0,0179

(Nguồn: Xử lý nước cấp sinh hoạt và công nghiệp_ Trịnh Xuân Lai_ Tr 313)

Hàm lượng Oxy hòa tan sau quá trình làm thoáng tự nhiên lấy bằng 50% lượng oxy
bão hòa ở điều kiện nhiệt độ là 25oC, [O2]hoà tan = 4,2 (mg/l).
 Vậy lượng Oxy còn lại sau quá trình làm thoáng cưỡng bức: [O2]sau = 8,36 – 7,3 =
1,06 (mg/l)
 Quá trình làm thoáng bằng giàn mưa không cung cấp đủ oxy cho quá trình khử sắt.
4.2.7. Thế oxy hóa khử của nước sau quá trình làm thoáng
a. Tính thế oxi hóa khử Fe2+ thành Fe 3+
= 1,34 – 0,177×pH = 0,2957 V
b. Tính thế oxi hóa của nước sau làm thoáng
= 1,231 – 0,059×pH + 0,0145×log[O2] = 0,82 V
c. So sánh thế oxi hóa
E=

−3

= -0,07 V

Do E < 0: nên để phương pháp làm thoáng khử hết sắt thì cần phải nâng pH lên để E >0.
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

19


4.3. Phân tích lựa chọn các công trình đơn vị
4.3.1. Làm thoáng
Từ những phân tích ở phần cơ sở tính toán cho thấy hiệu quả của phương pháp làm
thoáng bằng thùng quạt gió so với phương pháp làm thoáng bằng giàn mưa:
+ Đảm bảo cung cấp đủ oxy cho quá trình khử sắt;
+ Khử hiệu quả khí CO2 ra khỏi nước nguồn;
+ Làm tăng pH, thúc đầy cho quá trình khử sắt có hiệu quả hơn.

Mặt khác: sử dụng thùng quạt gió sẽ ít tốn diện tích hơn vì cường độ tưới cao, nguồn
oxy được cung cấp nhân tạo, xây đựng đơn giản, ít tốn kém. Nhược điểm của làm thoáng
chỉ là tốn năng lượng cấp cho quạt thổi gió.
 Vì vậy sẽ sử dụng phương pháp làm thoáng bằng thùng quạt gió để khử sắt.
4.3.2. Bể trộn
a. Chức năng
Bể trộn sử dụng để đưa các phần tử hóa chất vào trạng thái phân tán đều trong môi
trường nước trước khi phản ứng xảy ra, đồng thời tạo điều kiện tiếp xúc tốt nhất giữa chúng
với các phần tử phản ứng, việc này được thực hiện bằng cách khuấy trộn để tạo ra các dòng
chảy rối trong nước.
b. Các loại bể trộn
Trộn thủy lực: là dùng các vật cản để tạo ra sự xáo trộn trong dòng chảy của hỗn
hợp nước với hóa chất. Trộn thủy lực gồm:
+ Thiết bị trộn đặt trong ống dẫn: ưu điểm là gọn, không có bộ phận chuyển động, thời
gian trộn nhanh, không cần tốn cao trình;
+ Khuấy trộn bằng máy bơm: đưa hóa chất vào đầu hút của máy bơm, dùng tốc độ nước
chảy đề hòa trộn hóa chất;
+ Trộn trong ống dẫn: sử dụng vành chắn hoặc thay đổi đường kính ống vận chuyển
nước để tạo ra dòng chảy rối, xáo trộn hóa chất;
+ Bể trộn vách ngăn: là một đoạn mương bê tông cốt thép có các vách ngăn được đục lỗ
so le nhau để gây ra sự xáo trộn dòng chảy thúc đẩy hòa tan hóa chất;
+ Bể trộn đứng: thường sử dụng trong các nhà máy có sử dụng vôi sữa. với chiều dòng
nước chảy từ dưới lên, các hạt hóa chất sẽ được giữ ở trạng thái lơ lửng và hòa tan dần.
Ưu điểm là cấu tạo công trình đơn giản, không cần máy và thiết bị trộn phức tạp.
Trộn cơ khí: dùng năng lượng cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối, năng lượng của
cánh khuấy được truyền tải bởi động cơ.
Thiết kế hệ thống xử lý nước cấp cho Công ty TNHH-CBTP Tân Tân

20